Fisica - Scuola secondaria di secondo grado I vettori e le forze La forza elastica Legge di Hooke

F1 Le forze

20 esercizi

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Fisica

Una forza può modificare il movimento di un corpo. Abbina a ciascuno dei seguenti fenomeni il corrispondente effetto della forza applicata.
La palla del bowling fa rotolare via un birillo. – ________
Un colpo di vento fa sbandare un aeroplano telecomandato. - ________
Spingendo sui pedali un ciclista accelera nello sprint finale. - ________
Un portiere para un tiro in porta. - ________
L'attrito che esercita la sabbia frena una biglia appena lanciata. - ________

Posizionamento

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Indica tra le seguenti affermazioni quelle corrette.

A: Per definire l'unità di misura delle forze si sfrutta il fatto che esse provocano una deformazione che si può misurare.

B: Se non esistesse la forza di gravità, una molla non si deformerebbe neppure appendendovi una massa enorme.

C: Una forza di contatto è una forza che porta in contatto due oggetti inizialmente distanti.

D: La forza del vento su un aquilone è una forza a distanza, perché l'aquilone non tocca niente.

E: La forza che provoca la deformazione di una molla è la massa dell'oggetto appeso.

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Per ciascuna delle seguenti affermazioni, indica se è vera o falsa.

A: 102 g sono 1 N.

B: Un corpo con la massa di 102 g ha il peso di 1 N.

C: La Terra attira verso di sé la massa di 1 kg con la forza di 1 N.

D: Il peso di un corpo con massa 1 kg è 9,8 N.

E: Se spingi una cassa su un pavimento con la forza di 98 N, applichi la stessa forza (in modulo) con cui la Terra attira un sacco di farina da 10 kg.

Vero o falso

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Individua l'unica affermazione sbagliata.

A: Fissata la distanza dalla Terra, il peso di ogni corpo è direttamente proporzionale alla sua massa.

B: La massa è una proprietà intrinseca del corpo, che non dipende dalla posizione dell'oggetto o dal luogo in cui esso si trova.

C: Il peso è una forza che modifica solo di poco il suo valore se cambia la distanza tra il corpo e la Terra.

D: Sulla Terra, un sacco di patate posto sul piatto di una bilancia è equilibrato da alcune masse campione poste sull'altro piatto. Trasportando la bilancia sulla Luna, l'equilibrio tra i piatti viene meno.

E: Se sulla Luna appendi a un dinamometro un certo oggetto e poi trasferisci il tutto sulla Terra, osserverai che l'allungamen0to del dinamometro aumenta.

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Per ciascuna delle seguenti affermazioni, indica se è vera o falsa.

A: La massa è una grandezza scalare, il peso è una grandezza vettoriale.

B: Una strada che corre da est-ovest ne incrocia perpendicolarmente un'altra che va da nord a su
Entrambe le strade sono a doppio senso di circolazione. All'incrocio possono così arrivare automobili che hanno quattro direzioni diverse.

C: Dire che due forze sono diverse significa dire che il loro modulo è diverso.

D: La retta su cui giace il vettore che rappresenta una forza indica la direzione della forza.

E: Se un forza ha modulo doppio di un'altra, il vettore che rappresenta la prima forza è lungo il doppio di quello relativo alla seconda.

Vero o falso

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Indica tra le seguenti affermazioni le sbagliate.

A: La risultante di due forze ha sempre il verso della forza di modulo maggiore.

B: La risultante di due forze applicate ad un oggetto provoca su di esso lo stesso effetto che sarebbe causato dall'applicazione combinata delle due forze.

C: Il modulo della risultante di due forze è sicuramente maggiore del modulo di entrambe.

D: Comporre due forze significa sommarle, quindi cioè fare la somma dei loro moduli.

E: Per usare il metodo del parallelogramma, le due forze da comporre devono avere lo stesso punto di applicazione.

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In quale caso il modulo della forza risultante coincide con la somma dei moduli delle forze da comporre?

A: Quando le forze sono perpendicolari e hanno lo stesso modulo.

B: Quando le forze hanno stessa direzione e stesso verso.

C: Quando le forze hanno lo stesso verso, indipendentemente dalla direzione.

D: Sempre, perché si tratta di una somma di vettori, non di una scomposizione.

E: Quando le forze sono nella stessa direzione.

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Le due forze che agiscono sulla slitta hanno direzioni ________. Per determinare il modulo della risultante ________ applicare il teorema di Pitagora, ed è necessario disegnare i vettori ________. Se si usa ________, la forza risultante si ottiene graficamente come una diagonale

Completamento chiuso

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Osserva la figura, poi completa le frasi scegliendo l'espressione corretta dall'elenco presentato.
Per scomporre una forza lungo due ________, m e n, si devono determinare le sue ________ su ciascuna direzione. Si traccia la retta parallela alla direzione m, passante per la punta del vettore-forza; si individua il suo punto di incontro con la direzione n; ________ compreso tra l'origine e tale punto di incontro, staccato sulla direzione n, costituisce ________ componente lungo la direzione n. Analogamente si procede sull'altra direzione. Le due componenti, se sommate con il metodo del parallelogramma, danno come ________ proprio la forza di partenza.

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Vuoi scomporre un vettore lungo due direzioni: la prima è la stessa direzione su cui giace il vettore, la seconda è perpendicolare a questa. Indica tra le seguenti le affermazioni esatte.

A: La componente nella prima direzione coincide con il vettore stesso.

B: Non è possibile effettuare la scomposizione.

C: La componente lungo la prima direzione è nulla.

D: Il modulo della componente nella seconda direzione è zero.

E: Una situazione come questa si ha scomponendo il peso di un oggetto posto su un tavolo, nelle direzioni parallela e perpendicolare al piano del tavolo.

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Per ciascuna delle seguenti affermazioni, indica se è vera o falsa.

A: La legge di Hooke vale solo entro i limiti di elasticità della molla. V F

B: Il simbolo Δx nella legge di Hooke indica la lunghezza finale raggiunta dalla molla. V F

C: Secondo la legge di Hooke, il peso che provoca la deformazione della molla è proporzionale alla lunghezza finale della molla deformata. V F

D: Per ogni molla, è costante il rapporto tra il peso che la sollecita e l'allungamento che esso produce. V F

E: Se si raddoppia il peso attaccato all'estremità di una molla, raddoppia la lunghezza a cui arriva la molla. V F

Vero o falso

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Quale tra le seguenti affermazioni è sbagliata?

A: Una molla si allunga di 1 cm quando le viene appeso un oggetto di massa 102 g. Pertanto puoi affermare che la sua costante elastica vale 1 N/m.

B: Una molla ha k = 300 N/m, un'altra ha k = 4 N/cm. La seconda molla è più rigida.
Vuoi rendere più sensibile un dinamometro. Allora sostituisci la sua molla con una che abbia k minore.

C: La costante di elasticità di una molla, espressa in N/m, indica quanti newton sono necessari per allungarla di un metro.

D: Vuoi rendere più sensibile un dinamometro. Allora sostituisci la sua molla con una che abbia k minore.

E: Ad una maggiore rigidità corrisponde un maggior valore di k.

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Sulla Terra, si appende ad una molla un oggetto e si misura l'allungamento causato. Se poi si porta la molla, ancora carica, sulla Luna, si nota che l'allungamento della molla ________, perché il peso dell'oggetto risulta minore. Il peso diventa infatti circa un sesto di quello terrestre, di conseguenza anche l'allungamento si riduce secondo la stessa proporzione. ________ di elasticità della molla non cambia: il rapporto peso/allungamento rimane lo stesso. Il grafico peso-allungamento, con i dati presi sulla Luna, mostra una linea retta con inclinazione ________ a quella che si ottiene appendendo gli stessi oggetti sulla Terra. Per ottenere sulla Luna un allungamento ________ di quello misurato sulla Terra, è necessario appendere alla molla un oggetto di massa sei volte maggiore.

Completamento chiuso

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Una molla è lunga 20,0 cm e la sua costante di elasticità vale 0,50 N/cm. Ad essa viene appeso un certo oggetto, quindi la molla si allunga fino alla lunghezza di 25,0 cm. Pertanto il peso dell'oggetto attaccato alla molla:

A: non si può determinare, manca la massa dell'oggetto.

B: vale 0,1 N.

C: vale 2,5 N.

D: vale 2,5 g.

E: non si può determinare, manca l'allungamento della molla.

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Un dinamometro è costruito utilizzando una molla con costante di elasticità k = 200 N/m e limite di elasticità (o portata) 25 N. Esso viene tarato tenendolo verticalmente.
Si segna lo zero della scala in corrispondenza dell'estremità inferiore della molla scarica; quindi si segna il valore ________ N in corrispondenza dell'estremità inferiore della molla carica al massimo. Al massimo la molla del dinamometro potrà allungarsi di ________ m. Supponendo di dividere il segmento ottenuto in millimetri, la sensibilità del dinamometro risulta ________ N. La portata è invece ________ N.

Completamento chiuso

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Osserva la figura e stabilisci qual è l'unica affermazione sbagliata.
(I vettori sono indicati con lettere in grassetto: es. vettore forza peso è P)

A: La forza vincolare sviluppata dal tavolo non ha un unico valore definito, ma può aumentare fino al limite di rottura.

B: Poiché il libro è fermo, la forza vincolare sviluppata dal tavolo ha modulo uguale alla somma dei moduli di P e di F.

C: Se il tavolo viene portato sulla Luna, il suo carico di rottura diventa un sesto di quello sulla Terra.

D: La forza vincolare sviluppata dal tavolo è zero, se sul tavolo non è poggiato niente.

E: Se il tavolo si sfonda, la risultante di P e F ha superato il limite di rottura del tavolo.

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Immagina di premere un libro contro una parete verticale, esercitando una forza in direzione orizzontale. Indica tra le seguenti affermazioni le esatte.

A: La forza vincolare sviluppata dalla parete è uguale, in modulo, alla forza con cui premi il libro.

B: Il modulo forza vincolare sviluppata dalla parete è uguale alla somma tra il modulo del peso e quello della forza premente

C: Se non ci fosse alcun attrito tra il libro e la parete, il libro scivolerebbe in basso, anche se premi con una grandissima forza.

D: Il muro è un vincolo, perché impedisce al libro di muoversi orizzontalmente.

E: La forza vincolare sviluppata dalla parete ha modulo uguale al peso del libro.

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Osserva la figura, poi indica per ciascuna delle seguenti affermazioni se è vera o falsa.

A: La componente del peso parallela al piano diminuisce all'aumentare della sua inclinazione.

B: Se il tavolo fosse orizzontale, la componente parallela al piano del peso sarebbe nulla.

C: La componente del peso perpendicolare al piano sollecita il vincolo e determina la sua forza vincolare.

D: All'aumentare dell'inclinazione del tavolo, la forza vincolare che esso sviluppa aumenta.

E: La forza vincolare sviluppata dal tavolo è verticale, per qualunque inclinazione.

Vero o falso

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Osserva la figura, poi individua le affermazioni corrette.

A: Se il piano fosse completamente verticale, non svilupperebbe alcuna forza vincolare.

B: Il libro scivola verso il basso se l'attrito non riesce a bilanciare la componente parallela del peso.

C: Per scoprire se il libro scivola in basso, bisogna determinare la risultante tra la forza d'attrito e la componente parallela del peso.

D: Se l'attrito riesce a mantenere fermo il libro con una certa inclinazione del tavolo, continuerà a trattenerlo per qualunque altra inclinazione, perché il peso del libro non cambia.

E: L'attrito influenza l'intensità della forza vincolare del tavolo.

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Un piano inclinato ha altezza h e lunghezza l. Su di esso poggia una scatola di massa m. Per ciascuna delle seguenti affermazioni, indica se è vera o falsa.

A: Relativamente alla forza vincolare sviluppata dal piano, la forza applicata è m · g.

B: Per determinare la forza vincolare del piano, bisogna utilizzare il teorema di Pitagora.

C: La forza che tende a far scivolare la scatola ha modulo (m · g · h)/l.

D: Se l'angolo di inclinazione del piano è 30°, il rapporto h/l vale 1/2.

E: L'inclinazione di un piano inclinato è determinata dalla sua altezza h.

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